一、初识递归
1、递归的定义?递归是算法思想或者算法策略吗?
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递归的定义:
函数(方法)直接或者间接调用自身。 - 严格来讲递归不是算法思想或者算法策略,只是一种常用的编程技巧。
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2、生活中一些有趣的递归现象,好好品,加深理解。
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3、自己手动绘制下面函数栈空间建立和释放的过程(多感悟下栈空间)?
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4、递归调用如果没有边界条件,会出现什么问题?
- 如果递归调用没有终止条件,将会一直消耗栈空间。最终导致栈内存溢出(Stack Overflow)
5、递归一定是最优解吗?如果不一定是,那么递归有什么好处?
- 递归求出来的很可能不是最优解,也可能是最优解。
- 递归不是为了求得最优解,是为了简化解决问题的思路,代码会更加简洁
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6、递归的基本思想(重要的思想)?
拆解问题
- 把规模大的问题变成规模较小的
同类
问题 - 规模较小的问题又不断变成规模更小的同类问题
- 规模小到一定程度就可以直接得出它的解
求解
- 由最小规模问题的解得出较大规模问题的解
- 由较大规模问题的解不断得出规模更大问题的解
- 最后得出原来问题的解
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7、为什么链表、二叉树的很多相关问题,都可以尝试使用递归?
- 因为链表、二叉树本身就是递归的结构(链表中包含链表、二叉树中包含二叉树)
8、递归的使用套路(本章最重要)?
- ①明确函数功能
- 先不要去思考代码里面怎么写,首先搞清楚这个函数是干嘛用的,能完成什么功能?
- ②明确原来问题与子问题
- 寻找 f(n) 与 f(n-1)的关系
- ③明确递归基(边界条件)
- 递归的过程中,子问题的规模在不断减小,当小到一定程度时可以直接得出它的解
- 寻找递归基,相当于是思考:问题规模小到什么程度可以直接得出解?
二、经典递归问题:斐波那契数列的故事
1、什么是斐波那契数列?
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2、为什么时间复杂度是 O(2^n)?
- 如下图所示,每次调用,数据函数规模都是原来的两倍
- 每个函数里面都需要执行一个加法
- 所以综合来说,时间复杂度就是 O(2^n),这个时间复杂度是非常恐怖的
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3、递归函数的空间复杂度怎么计算?为什么斐波那契数列的空间复杂度是 O(n)?
- 基础认知:递归调用的空间复杂度 = 每一次调用函数的辅助空间 * 递归最大深度
- 把握最关键的信息,在 F(n-1) 计算完毕之前,F(n-2)是不会被执行也不会分配栈空间的。
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所以上述斐波那契数列的空间复杂度就是 O(n-1),去除常数项,就是 O(n)
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4、使用数组来存放已经计算过的 F(n),防止重复计算。优化第一版如下
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5、去除递归调用。优化第二版如下
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6、观察发现优化第二版其实仅仅使用到数组中的 2 个元素,所以可以使用滚动数组来优化。优化版本三如下
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- 乘、除、模运算效率比较低,建议使用其他方式取代
- 那么 n % 2 ,可以用其他方式取代吗?
- 注意观察,其实 n % 2 本质上是看 n 的二进制数据最低位上是 0 还是 1
- 所以
n % 2
等价于n & 1
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7、观察发现,就用到数组两个元素,其实直接用两个变量即可啊。优化版本四如下
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8、对于斐波那契数列,后面又研究出了特征方程,优化版本五如下(了解即可)?
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